Слайд 2 Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических
сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.
Различают следующие виды термической обработки:
отжиг,
закалка
отпуск.
Слайд 3 Отжигом стали называется вид термической обработки, заключающийся в ее нагреве до
определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении.
Цели отжига — снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали, изменение формы и величины зерна, выравнивание химического состава, снятие внутренних напряжений.
Слайд 4 Существуют различные виды отжига: полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, низкий, отжиг на
зернистый перлит, нормализация. Температуры нагрева стали для ряда видов отжига связаны с положением линий диаграммы Fe-Fe3C. Низкая скорость охлаждения обычно достигается при остывании стали вместе с печью.
Слайд 5 Полный отжиг применяется для доэвтектоидных сталей. Нагрев стали для полного отжига
осуществляется на 30-50° выше линии GS диаграммы Fe-Fe3C (рис. 15). При этом происходит полная перекристаллизация стали и уменьшение величины зерна. Исходная структура из крупных зерен феррита и перлита при нагреве превращается в аустенитную, а затем при медленном охлаждении в структуру из мелких зерен феррита и перлита. Повышение температуры нагрева привело бы к росту зерна. При полном отжиге снижается твердость и прочность стали, а пластичность повышается.
Слайд 7 При неполном отжиге нагрев производится на 30-50°С выше линии PSK диаграммы
Fe-Fe,C (рис. 15). Он производится, если исходная структура не очень крупнозерниста или не надо изменить расположение ферритной (в доэвтектоидных сталях) или цементитной в заэвтектоидных сталях) составляющей. При этом происходит лишь частичная перекристаллизация — только перлитнои составляющей стали.
Слайд 8 Диффузионный отжиг (гомогенизация) заключается в нагреве стали до 1000-1100°С, длительной выдержке
(10-15 часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате диффузионного отжига происходит выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Благодаря высокой температуре нагрева и продолжительной выдержке получается крупнозернистая структура, которая может быть устранена последующим полным отжигом.
Слайд 9 Рекристаплизационный отжиг предназначен дня снятия наклепа и внутренних напряжений после холодной
деформации и подготовки структуры к дальнейшему деформированию. Нагрев необходимо осуществлять выше температуры рекристаллизации, которая для железа составляет 450°С. Обычно для повышения скорости рекристаллизационных процессов применяют значительно более высокие температуры, которые, однако, должны быть ниже линии PSK диаграммы Fe-Fe,C.
Слайд 10 Поэтому температура нагрева для рекристаллизационного отжига составляет 650-700°С. В результате рекристаллизационного
отжига образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью. Низкий отжиг применяется в тех случаях, когда структура стали удовлетворительна и необходимо только снять внутренние напряжение, возникающие при кристаллизации или после механической обработки, В этом случае сталь нагревают значительно ниже линии PSK диаграммы Fe-Fe3C (200-600°С).
Слайд 11Отжиг на зернистый перлит (сфероидизацию) применяют для сталей близких к эвтектоидному составу
или для заэвтектоидных. Такой отжиг осуществляют маятниковым способом (температуру несколько раз изменяют вблизи линии PSK, то перегревая выше нее на 30-50°С, то охлаждая ниже на 30-50°С) или путем длительной выдержки (5-6 часов) при температуре несколько выше линии PSK и Доследующего медленного охлаждения. После такого отжига цементит, обычно присутствующий в структуре в виде пластин, приобретает зернистую форму. Сталь со структурой зернистого перлита обладает большей пластичностью, меньшей твердостью и прочностью по сравнению с пластинчатым перлитом. Отжиг на зернистый перлит применяется для подготовки статей к закалке или для улучшения их обрабатываемости резанием.
Слайд 12Нормализация состоит из нагрева стати на 30-50°С выше линии GSE диаграммы Fc-FcX’
(рис. 15), выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе. Более быстрое охлаждение по сравнению с обычным отжигом приводит к более мелкозернистой структуре. Нормализация — более дешевая термическая операции, чем отжиг, так как печи используют только для нагрева и выдержки. Для низкоуглеродистых сталей (до 0,3% С) разница в свойствах между нормализованным и отожженным состоянием практически отсутствует и эти стати лучше подвергать нормализации. При большем содержании углерода нормализованная сталь обладает большей твердостью и меньшей вязкостью, чем отожженная. Иногда нормализацию считают самостоятельной разновидностью термической обработки, а не видом отжига.
Слайд 14 Превращения в стали при охлаждении. При медленном охлаждении стали образуются структуры,
соответствующие диаграмме Fe- FC3C. Вначале происходит выделение феррита (в доэвтектоидных сталях) или вторичного цементита (в заэвтектоидных сталях), а затем происходит превращение аустенита в перлит. Эго превращение заключается в распаде аустенита на феррит, почти не содержащий углерода и цементит, содержащий 6,67% С. Поэтому превращение сопровождается диффузией, перераспределением углерода. Диффузионные процессы происходят в течение некоторого времени, причем скорость диффузии резко падает с понижением температуры.
Слайд 15Обычно изучают изотермическое превращение аустенита (происходящее при выдержке при постоянной температуре) для
эвтектоидной стали. Влияние температуры на скорость и характер превращения представляют в виде диаграммы изотермического превращения аустенита (рис. 16).
Слайд 17 Обычно изучают изотермическое превращение аустенита (происходящее при выдержке при постоянной температуре)
для эвтектоидной стали. Влияние температуры на скорость и характер превращения представляют в виде диаграммы изотермического превращения аустенита (рис. 16). Диаграмма строится в координатах температура — логарифм времени. Выше температуры 727сС на диаграмме находится область устойчивого аустенита. Ниже этой температуры аустенит является неустойчивым и превращается в другие структуры.
Слайд 18 Первая С- образная кривая на диаграмме соответствует началу превращения аустенита, а
вторая —> его завершению. При небольшом переохлаждении — приблизительно до 550°С происходит упомянутое выше диффузионное перлитное превращение. В зависимости от степени переохлаждения образуются структуры, называемые сорбит и тростит. Это структуры одного типа — механические смеси феррита и цементита, имеющие пластинчатое строение. Отличаются они лишь степенью дисперсности, т.е. толщиной пластинок феррита и цементита.
Слайд 19 Наиболее крупнодисперсная структура — перлит, наиболее мелкодисперсная — тростит. При переохлаждении
аустенита приблизительно ниже 240°С скорость диффузии падает почти до нуля и Происходит бездиффузионное мартенситное превращение. Образуется мартенсит — пересыщенный твердый раствор углерода в аа- железе. Мартенсит имеет ту же концентрацию углерода, что и исходный аустенит. Из-за высокой пересыщенности углеродом решетка мартенсита сильно искажается, благодаря чему мартенсит имеет высокую твердость (до HRC 65). Горизонтальная линия М диаграммы соответствует началу превращения аустенита в мартенсит, а линия М — завершению этого процесса.